基于學科核心素養的探究式概念教學

鐘弦

摘要：本文以“DNA通過半保留方式復制”為例，運用“假說—演繹”法探究DNA復制的方式，進行高中生物概念教學。學生在親歷探究過程中，不僅理解了概念，還培養了科學思維和科學探究能力，提升了生物學科核心素養。

關鍵詞：核心素養探究概念

一、選題背景

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出了“以核心素養為宗旨，內容聚焦大概念，教學過程重實踐，學業評價促發展”的基本理念。2019年安徽合肥正式使用了人教版的新教材，筆者發現生物學科新教材最突出的特點就是落實了生物課程標準中提出的學科核心素養。那么我們作為一線教師在教學中應該如何落實核心素養呢？趙占良先生曾經說過：“只有在真實的情境中開展學生活動，探究問題，學生的價值觀、必備品格、關鍵能力才能真正得到培養。”故筆者認為，在課堂教學中引導學生探究是新課程標準實施與課程改革的內在訴求。作為生物教師，應充分利用教材開展學生探究活動，使生物課堂更富有特色與魅力。

探究式教學是指在學習一些概念和原理時，讓學生自己通過閱讀、觀察、思考、討論等途徑去探究，自行發現并掌握概念和原理的一種教學方法。在生物的教學中往往會有許多概念，除了以術語、名詞形式呈現外，在新課標中我們會發現列出的“大概念”“重要概念”“次位概念”都是以陳述句形式呈現。教師在幫助學生構建概念的過程中，如果僅僅注重知識教學，雖會節省課堂時間，但這樣做其實忽略了學生核心素養的發展，也不利于學生對概念的深刻理解。那么如何以新教材為載體幫助學生理解科學概念，同時落實學科核心素養的培養呢？下面以“DNA通過半保留方式復制”為例說明如何通過探究活動實現對概念的構建，并培養學生的核心素養。

二、分析新教材，厘清設計思路

“DNA半保留復制的實驗證據”是人教版高中生物必修二《遺傳與進化》第三章第三節的內容。其在舊版教材中是選學內容，但在新教材中是必學內容，并且“DNA的復制是以半保留的方式進行”這一概念以黑體字形式呈現。這一變動說明新教材要求學生不僅需要重點掌握這一概念，而且需要注重科學思維、科學探究能力等核心素養的發展。如果教師直接將概念告知學生，會給學生帶來困惑，也不利于發展學生的學科核心素養，故筆者采用探究式教學模式達到構建科學概念的目的。通過構建模型、小組合作探究的方式，學生嘗試提出DNA復制方式的假說，并設計實驗、演繹推理、實驗檢驗，再得出結論。學生在“假說—演繹”這一探究過程中，深度思考，學會運用巧妙的實驗方法解決問題，在得出實驗結論的同時形成了“DNA通過半保留方式復制”這一科學概念，提升了科學思維和科學探究能力，有效突破了本節課概念教學的難點。

三、探究引領概念教學

（一）溫故知新，引入概念

教師首先展示DNA分子結構模式圖，并提出問題：“（1）根據DNA的結構特點，請分析DNA為什么可以作遺傳物質？（2）遺傳物質如何才能在代代相傳的過程中保證穩定遺傳呢？”從而引出DNA復制。

設計意圖：讓學生回顧遺傳物質應該具備的特點以及DNA的結構特點，從結構與功能觀出發去理解DNA為什么適合作遺傳物質;通過思考DNA如何才能穩定遺傳給后代，引出新課。

（二）構建模型，提出DNA復制方式的假設

教師把紅、藍兩色的磁力條分發給每個學習小組，教師指出所發的磁力條代表DNA鏈，紅色代表親代DNA的母鏈、藍色代表子鏈。請學生利用磁力條展示出親代DNA復制的結果并分析親子代DNA的鏈組成情況。各個小組在構建模型過程中將發現不同的復制方式會產生不同鏈組成的子代DNA，從而產生疑惑，探究課題。

設計意圖：通過小組合作利用磁力條構建模型，激發探究興趣，由學生自己提出探究課題——探究DNA的復制方式。

（三）設計實驗，探究DNA復制的方式

1.提出問題

科學研究需要大膽的想象，但得出結論必須建立在確鑿的證據之上。教師設問：“如何設計實驗來探究DNA復制的方式？實驗的基本思路是什么？”之后教師需要提出具體的問題引導學生思考：（1）半保留復制和全保留復制的主要區別在哪兒？（2）怎么分辨DNA分子的母鏈和子鏈？（3）用穩定性同位素標記后的DNA分子如何才能區分開？

2.提出假說

在教師的問題驅動下，學生找到本實驗所要用的科學方法。在此基礎上，師生共同分析并理解科學家梅塞爾森和斯塔爾的實驗過程，之后由學生根據自己的假說推理實驗結果。根據假說一“DNA是半保留復制”，請學生演繹推理出子代DNA分子的鏈組成及離心結果，完成課本54頁示意圖或者完成學案。在學案中要求學生畫出每一代DNA的鏈組成，實線表示含15N的DNA鏈，虛線表示含14N的DNA鏈;并畫出每代DNA離心后在離心管中的位置。基于假說二“DNA是全保留復制”，請學生演繹推理出子代DNA分子的鏈組成及離心結果，完成學案。

3.實驗檢驗，驗證假說

教師展示科學家用紫外線照射離心管投影到一個平面上所得到的實驗現象（見圖1），由于DNA可吸收紫外光，投影的平面上可顯示出離心管內DNA帶的位置。

4.分析結果，得出結論

學生觀察并分析，發現真實結果與假說一的推理結果一致，最終得出結論：DNA的復制是以半保留的方式進行的。

設計意圖：梅塞爾森和斯塔爾設計的實驗蘊含著科學的實驗方法和設計思路，為培養學生的核心素養，教師通過問題驅動充分調動學生的思維，啟發學生用穩定性同位素標記法和密度梯度離心的方法來區分不同鏈組成的DNA。在探究過程中，學生不僅找到了合適的實驗方法，還自己設計實驗、演繹推理，最終分析結果得出結論，也掌握了本節課的科學概念。

四、結語

新教材是落實核心素養的載體，學生的探究活動是落實新課標中學科素養的渠道。探究式概念教學在課堂上充分發揮了以學生為主體，教師為主導的作用，落實課標理念，滲透學科素養。由于生物必修模塊的教學內容較多，課時有限，故在平時教學中教師常常會舍棄探究活動，只注重知識的教學。但筆者認為，探究活動是可以與知識的學習、科學思維的訓練有機結合起來的。以本節課“探究DNA的復制方式”為例，學生經過探究活動得出結論“DNA的復制是以半保留的方式進行的”，這正是他們需要掌握的科學概念，學生通過親身探究獲得成就感。筆者認為通過探究活動進行概念教學，可以加深學生對概念的深度理解，同時落實了新課標提出的學科核心素養，值得教師們在今后的教學實踐中深入研究。

參考文獻：

中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）＼[M＼].北京：人民教育出版社，2018.

責任編輯：唐丹丹749DCE71-6172-4D11-81F1-586C28A1D95A